平面阵列电容传感器是基于电容边缘效应的传感器,其所有的电极位于同一平面,能够从单方向对被测物进行测量,成本低、非侵入、效率高,应用前景广阔。由于平面阵列电容传感器存在软场特性,其内部灵敏度分布不均,传感器电极的形状和排布方式等因素对整个传感器的检测性能影响很大,所以对传感器进行设计,意义重大。本文对平面阵列电容传感器进行设计,并对其传感特性展开深入研究。首先,分析了平面阵列电容传感器的工作原理和数学理论,以电极屏蔽为对称轴,依据电极对称类型,设计出了四种不同对称方式的平面阵列电容传感器,并且与实验室原有的传感器进行对比。为了研究传感器的物理特性,利用有限元分析软件对所设计的传感器进行建模,并且对传感器的电势分布进行仿真模拟,研究了每个传感器的三维电势分布和电势等值线分布,分析了屏蔽对传感器电场线的影响。其次,对平面阵列电容传感器的灵敏度展开研究。建立了传感器的灵敏度模型,将传感器的灵敏场进行分层分块,对各传感器第1、6、20层灵敏度进行成像,分析了各层灵敏度的特点。建立了传感器的评价函数,研究了各传感器的评价结果,结果显示:上下左右对角对称型传感器评价结果最优。最后,为了研究每个传感器的成像性能,设计了单孔缺陷实验、双圆片缺陷实验和三圆片缺陷实验,让每个传感器分别对三组被测缺陷进行检测,并且分析了各传感器的电容值。利用Tikhonov成像算法对电容值进行成像,并且对各成像结果进行对比分析。成像结果显示:上下左右对角对称型传感器重建图像伪影更少,缺陷的位置比较准确,缺陷形状的还原度更高,图像质量更加清晰,该结果也和传感器的评价结果相一致。